[发明专利]一种用于检测结晶器内钢液液位和保护渣液渣层厚度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测结晶器内钢液液位和保护渣液渣层厚度的方法；属于连铸技术领域。

背景技术

结晶器钢液液位和保护渣液渣层厚度控制是金属连铸过程重要的环节，对铸坯质量有重要的影响。减少钢液液位波动，可以有效避免卷渣，使保护渣润滑均匀和初始坯壳均匀生长，防止粘结漏钢，减少表面裂纹、褶皱和凹坑等质量缺陷。但是液位过于平静一方面不利于保护渣对钢液夹杂物的吸收，而且易导致钢液液位“冻钢”。另外，液渣层太薄，易导致坯壳与结晶器粘结，严重时发生漏钢；液渣层过厚，保护渣不能均匀地渗入渣道，使保护渣润滑不均，导致坯壳凝固不均匀，同样会引起坯壳质量问题。因此钢液位波动和液渣层厚度需要保持在一定的范围。

为了对结晶器内钢液液位和保护渣液渣层厚度进行有效控制，连铸生产中首先需要一种精准、快速、简便、造价低的钢液液位和液渣层厚度检测的技术。现有的结晶器内钢液位检查方法主要有传统的浮子法，放射性同位素法(CN201780142)、电磁法(CN203551041)、电涡法(CN203508975)、激光法(CN2743803)等。其中，传统的浮子法测量精度差，制备浮子的耐火材料可能进入钢液；放射性同位素元素法会有辐射污染，影响作业人员健康；而电磁法、电涡法和激光法则存在设备贵、维护费用高等问题。现有的液态保护渣层厚度的检测方法可以分为“浸入法”和“电阻法”。“浸入法”是采用不同熔点的材料插入结晶器内并保持一段时间，依据不同材料的剩余长度推算液渣层厚度；专利(CN201220421488.1)是向结晶器内插入铁片，保持一段时间后依据铁片上的颜色推算出液渣层厚度。专利(CN200910180566.6)的“电阻法”依据保护渣三层结构的电阻率不同，使用电极测量保护渣层的电阻值，依据电阻变化推算液渣层厚度。这两类方法有以下缺陷：一是操作的不确定性，例如插入角度和深度以及插入后停留时间怎么确定，二是这类方法不能实时监控液渣层厚度。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明采提供一种用于检测结晶器内钢液液位和保护渣液渣层厚度的方法；在低劳动强度下，快速的实现了对结晶器内钢液液位和液渣层厚度的实时动态监测。

本发明一种用于检测结晶器内钢液液位和保护渣液渣层厚度的方法，包括下述步骤：

步骤一

沿结晶器壁高度方向，在结晶器壁内安装两组热电偶，第一组热电偶设置在同一条竖直线上，在第一组热电偶与其所对应的结晶器热面间设有第二组热电偶；第一组热电偶所对应的结晶器热面包括钢液液位附近所对应的结晶器热面和液渣层附近所对应的结晶器热面；连铸时，以一定的采集频率f_s通过两组热电偶实时测量、存储结晶器壁内的温度；所述f_s≥(6～30)f_m，优选为f_s≥(8～25)f_m，所述f_m为结晶器的振动频率；

步骤二

将步骤一热电偶采集到的温度数据输入到热流密度反算模块中，计算得到结晶器壁内，不同高度上通过热面的热流密度数据；

步骤三

采用频谱分析模块对步骤二所得热流密度进行功率谱密度(PSD)分析；得到结晶器热面不同高度上热流密度的频率-功率谱密度图；

步骤四

采用线性插值法将结晶器热面不同高度上热流密度的频率-功率谱密度图合成为位置-频率-功率谱密度云图，截取以结晶器的振动频率所对应的、由位置-频率-功率谱密度所构成的平面图，并在所截取的图中，沿位置数值从小到大的方向，找到第一高峰与第二高峰，第一高峰与第二高峰之间的平均距离，即为保护渣液渣层厚度；第一高峰在位置-频率-功率谱密度所构成的平面图中所对应的位置即为钢液液位。

本发明一种用于检测结晶器内钢液液位和保护渣液渣层厚度的方法，步骤一中，沿着结晶器壁高度方向，在结晶器平均钢液位位置上100mm、优选为50mm，进一步优选为15mm；至下100mm、优选为50mm，进一步优选为15mm的范围内布置两组T型热电偶，热电偶直径为≤1mm；第一组热电偶离结晶器热面的水 平距离为6～10mm；第二组热电偶离结晶器热面的水平距离为1～5mm。第一组热电偶中，相邻两个热电偶的间距为0.5-4mm；优选为0.8-3.2mm。第二组热电偶中，相邻两个热电偶的间距为0.5-4mm；优选为0.8-3.2mm。

本发明一种用于检测结晶器内钢液液位和保护渣液渣层厚度的方法，步骤一中，所述第一组热电偶的个数大于等于6个；优选为大于等于8个。